模拟电子技术基础课程设计---可穿戴式超声波血流检测仪.docx

模拟电子技术基础课程设计 题目：可穿戴式超声波血流检测仪 _______ 班级：自动化 _________________ 姓名：xxx ____________________ 学号：xxxxx ____________________ 设计内容简介： 不同频率的超声信号对于血液中不同组分的敏感特性有较大差异。可穿戴式超声血流检测仪，利用超声信号穿透人体血流后由于血液影响而产生的幅值、频率的变化，结合血流速度信号和脉率进行处理生成目标血流参数。目标血流参数包括血液粘稠度，血流阻力指数，血流搏动指数，血流速度指数等。 设计要求：完成血流检测电路设计 1 总体方案设计，设计各模块的功能。 2 利用超声传感器与信号发生器，完成峰峰值24V，频率为1Mhz的正弦波超声信号的发生与发射；利用数据采集板卡或AD芯片完成信号采集。 3 信号滤波、放大环节需完成1Mhz测试信号的带通滤波器设计、功率放大电路设计，并满足传感器发射需求与采集需求。 4 对所需芯片进行选型，画出相关设计原理图与关键部分电路图。 *5 放大、滤波电路的截止频率、放大倍数，利用Multisim软件进行仿真验证。 *6 设计方案，提取发射信号与接收信号之间的幅值、频率变化。 一、整体设计 超声波信号由信号发射器发出，通过放大电路放大，再通过超声波传感器对通过血液的声波进行采集后，经整形电路进行滤波，除去多余噪声，再一次经过放大电路放大，经过A/D转换模块，将模拟信号转换为数字信号，然后将其传输至MCU进行数据的处理，最后通过传输模块把数据显示出来，得到血液的各项信息。 二、各模块设计 1.信号发射器及放大电路 由于超声波信号类似于正弦信号，所以用正弦信号来代替超声波信号设置正弦信号的频率为1,MHz，峰值为24V。放大电路采用OPA690IDBV的运算放大器，利用电阻来控制放大电路的放大倍数。OPA690IDBV运放参考价10元。 2.超声波传感器 超声波发生器发射超声波，经过被测物体，产生多普勒效应，接收探头负责接收变频后的超声波信号。 穿透式：发送器和接收器分别位于两侧，当被检测对象从它们之间通过时，根据超声波的衰减（或遮挡）情况进行检测。 3.整形电路 选择LT1568芯片进行滤波功能。原因：超声波频率一般为1MHz左右，所选芯片的工作范围为200KHz到5MHz，符合要求。工作电压较低，可采用单端或差分输出。具有非常很的噪声。LT1568参考价20元 4.放大电路 采用OPA820ID放大电路。这个放大器成本较低，工作电压较低,功耗相对较低，能够较好的应用于低频小信号的放大, 在低功耗器件中具有出色的DC精度。最小输入和输出电压摆幅空间允许OPA820器件采用5 V单电源供电，输出摆幅超过2 VPP?。虽然不是轨到轨（RR）输出，但这种摆幅支持大多数新兴的模数转换器（ADC）输入范围，其功耗和噪声低于典型的RR输出运算放大器。参考价10元 5.A/D转换模块 逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出?数字值。其电路规模属于中等.TLC0831参考价45元 6.MCU 优点：AT89S51具有完整的输入输出、控制端口、以及内部程序存储空间。可以通过外接A/D，D/A转换电路及运放芯片实现对传感器传送信息的采集，且能够提供以点阵或LCD液晶及外接按键实现人机交互，能对内部众多I/O端口连接步进电机对外围设备进行精确操控，具有强大的工控能力。学习简单。价格便宜，烧程序方便，可以在没有实物单片机的情况下在普通电脑上进行程序编写甚至是调试工作 . 参考价12元 三、仿真电路及结果 信号发生单元的放大电路 当输入为1MHz，峰值为12V的正弦波时的输入与输出图像图为放大一倍的图像，可以改变R1与Rf的比例关系来调整放大倍数。输出图像符合要求。 LT1568整形电路 从图中可以看出滤波电路的通频带在1MHz，这样得到的信号噪声较小，符合要求 放大电路 输入为1MHz，5V的正弦信号，由示波器可得此放大电路可以进行高频小信号的放大。 综上所述，该仿真符合题目要求 四 ． 主要成本 OPA690IDBV 的运算放大器 10RMB LT1568 芯片 20RMB OPA820ID 放大电路 10RMB TLC0831 45RMB AT89S51 12RMB 超声波